DE3335341C2

DE3335341C2 -

Info

Publication number: DE3335341C2
Application number: DE3335341A
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Aichi Jp Akashi; Masatada Handa Aichi Jp Araki
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1989-04-20
Also published as: US4566905A; SE8305336L; DE3335341A1; SE455419B; ZA837256B; GB2130604A; JPS5964737A; JPS6315982B2; SE8305336D0; GB8326249D0; GB2130604B

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug aus einem bornitridhaltigen Sinterkörper hoher Dichte und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Sinterkörper enthält sowohl kubisches Bornitrid (im folgenden als CBN bezeichnet) als auch Wurtzit-strukturiertes Bornitrid (im folgenden als WBN bezeichnet).The invention relates to a cutting tool from a high density boron nitride sintered body and a process for its manufacture. The sintered body contains both cubic boron nitride (hereinafter referred to as CBN referred to) as well as wurtzite-structured boron nitride (hereinafter referred to as WBN).

CBN wird technisch nach einem Verfahren hergestellt, bei dem Bornitrid niederer Dichte (im folgenden als gBN bezeichnet) einmal in einem Schmelzmedium, wie einem Alkalimetall, geschmolzen wird; dann wird CBN unter statischem ultrahohem Druck ausgefällt. Im allgemeinen stellt CBN ein aus Einzelkristallen gebildetes Pulver dar, hat eine Teilchengröße von 1 µm bis mehreren Hunderten µm und besitzt eine hohe Festigkeit und Härte, weist jedoch Spaltbarkeitseigenschaften auf. WBN wird direkt aus gBN durch Phasenumwandlung ohne Verwendung des Schmelzmediums nach einem Verfahren hergestellt, bei dem ein Druck von mehreren Hundert Kbar, der durch Explosion eines Sprengstoffes gebildet wird, auf das gBN einwirkt. Es besteht aus Polykristallpulvern, die aus sekundären Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,1 µm bis zu mehreren Zehn µm bestehen, und welche aus aggregierten primären Partikeln gebildet werden, die eine Größe von mehreren Zehn nm besitzen, und welches eine hohe Härte und Festigkeit, jedoch keine Spaltbarkeit aufweist.CBN is technically manufactured using a process for the low-density boron nitride (hereinafter referred to as gBN once) in a melting medium, such as an alkali metal, is melted; then CBN becomes static ultra high pressure failed. Generally poses CBN is a powder formed from single crystals, has a particle size from 1 µm to several hundreds µm and has high strength and hardness, but has cleavage properties on. WBN becomes directly from gBN through phase change without using the melting medium according to a process manufactured with a pressure of several hundred Kbar, which is formed by the explosion of an explosive the gBN acts. It’s made of polycrystalline powder, that of secondary particles with a particle size of 0.1 microns up to several tens of microns, and which consist of aggregated primary particles are formed that are of a size of several tens of nm, and which has a high hardness and Strength, but has no cleavage.

Wenn ein Sinterkörper für Schneidwerkzeuge hergestellt wird, indem er CBN oder WBN mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften in dem Sinterkörper umfaßt, so zeigt der resultierende Sinterkörper die charakteristischen Eigenschaften der jeweiligen Pulver. When a sintered body for cutting tools is made, by using CBN or WBN with the properties described above included in the sintered body, so the resulting shows Sintered body the characteristic properties of each Powder.

Im allgemeinen ist ein Sinterkörper, der CBN enthält, scharf, bildet jedoch aufgrund der Tatsache, daß CBN-Teilchen die Form eines spitzen Winkels bilden, eine grob geschnittene Oberfläche; zudem zeigt er die Tendenz, aufgrund der Spaltbarkeit der CBN-Teilchen leicht zu spalten. Ein Sinterkörper, der WBN enthält, ist im Hinblick auf die Schärfe dem CBN-haltigen Sinterkörper etwas unterlegen, was auf die unregelmäßig geformten Kristalle der WBN-Teilchen zurückzuführen ist; er liefert jedoch im Vergleich zu einem CBN-haltigen Sinterkörper eine geringe Oberflächenrauhigkeit bei einem Metall, das mit Hilfe des Sinterkörpers bearbeitet wurde; aufgrund des Fehlens der Spaltbarkeit der WBN-Teilchen kommt es kaum zu Spaltungen.Generally, a sintered body containing CBN is sharp, however, due to the fact that CBN particles form the Form an acute angle, a roughly cut surface; it also shows the tendency due to the cleavage to easily split the CBN particles. A sintered body, the WBN contains, with regard to the sharpness of the CBN-containing Underlay the sintered body slightly, which is due to the irregularly shaped Crystals of the WBN particles is attributable; he delivers however in comparison to a CBN-containing sintered body a low surface roughness for a metal, that was processed with the sintered body; due to the lack of cleavage of the WBN particles hardly ever occurs to divisions.

Um die jeweiligen Nachteile von CBN und WBN zu kompensieren, hat man Sinterkörper hergestellt, die sowohl CBN als auch WBN enthalten. Die JP-OS 97 448/80 offenbart einen Sinterkörper, der sowohl WBN als auch CBN enthält, wobei dieser Sinterkörper aus einem anfänglichen Materialgemisch aus WBN, Metall und Keramik durch teilweise Umwandlung von WBN in CBN während des Sinterns hergestellt wird. Die JP-OS 77 359/81 offenbart einen Sinterkörper, welcher durch Sintern eines Materialausgangsgemisches aus CBN, WBN, Metall und Keramik hergestellt wird, und aus 15 bis 60 Vol.-% Bornitrid hoher Dichte und der Rest aus Cermet (Metall und Keramik) besteht, wobei das Bornitrid hoher Dichte aus 4 bis 16 Vol.-% CBN und 96 bis 84 Vol.-% WBN besteht.To compensate for the disadvantages of CBN and WBN, has produced sintered bodies that are both CBN and WBN included. JP-OS 97 448/80 discloses a sintered body, which contains both WBN and CBN Sintered body from an initial mixture of materials WBN, metal and ceramics through partial conversion of WBN is made in CBN during sintering. The JP-OS 77 359/81 discloses a sintered body, which by sintering a material starting mixture of CBN, WBN, metal and ceramic is produced, and from 15 to 60 vol .-% boron nitride high density and the rest of cermet (metal and ceramic) consists of a high density boron nitride of 4 to 16% by volume CBN and 96 to 84 vol .-% WBN exists.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schneidwerkzeug aus einem bornitridhaltigen Sinterkörper zur Verfügung zu stellen, das in Kombination ausgezeichnete Schneideigenschaften und eine hohe Abriebbeständigkeit aufweist und auch zum Schneiden von Hartgußlegierungen oder Gußeisen, bei dem die bekannten Schneidwerkzeuge noch nicht zufriedenstellend waren, geeignet ist. The object of the invention is to provide a cutting tool from a to provide boron nitride containing sintered body, the in combination excellent cutting properties and a has high abrasion resistance and also for cutting Chilled cast alloys or cast iron, in which the known Cutting tools were not yet satisfactory is.

Diese Aufgabe wird durch ein Schneidwerkzeug aus einem bornitridhaltigen Sinterkörper gemäß dem Anspruch 1 ge löst.This task is accomplished by a cutting tool from a sintered body containing boron nitride according to claim 1 ge solves.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs aus einem bornitridhaltigen Sinterkörper, bei dem manThe invention also relates to a method of manufacture a cutting tool made from a sintered body containing boron nitride, where you

(a) High density boron nitride

(a₁) boron nitride in the cubic system and

(a₂) Boron nitride in the wurtzite form
With
(b) metal and ceramic

bis zur Homogenität vermischt, und das erhaltene Gemisch bei einer Temperatur von nicht unter 1000°C bei einem Druck von 20 bis 70 Kb sintert, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmaterial ein Gemisch ausmixed until homogeneous, and the mixture obtained at a temperature of not sinters below 1000 ° C at a pressure of 20 to 70 Kb, and is characterized in that as Starting material a mixture of

(a) 60 to 95% by volume

(a₁) boron nitride in the cubic and

(a₂) boron nitride in the wurtzite form, where (a₁) has an average particle size which is at least 5 times that of (a₂) and the volume ratio (a₁) to (a₂) is 60 to 95 to 40 to 5,
and
(b) 40 to 5 vol .-% metal alone or in a mixture with Ceramics

verwendet.used.

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereiches der Spitze eines Schneidwerkzeugs, welches aus einem üblichen Sinterkörper besteht, der aus CBN und Metall allein oder im Gemisch mit Keramik besteht, und zeigt die Textur der Werkzeugspitze; und Fig. 1 shows an enlarged view of the area of the tip of a cutting tool, which consists of a conventional sintered body, which consists of CBN and metal alone or mixed with ceramic, and shows the texture of the tool tip; and

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht der Spitze eines Schneidwerkzeuges aus dem erfindungsgemäßen Sinterkörper und zeigt ebenfalls die Textur der Werk zeugspitze. Fig. 2 is an enlarged view of the tip of a cutting tool from the sintered body according to the invention and also shows the texture of the tool tip.

Es ist erforderlich, daß ein bornitridhaltiger Sinterkörper hoher Dichte, der zum Schneiden von Hartguß und anderen Materialien geeignet ist, mindestens 60 Vol.-% Bornitrid hoher Dichte enthält und eine Mikro-Vickers-Härte von mindestens 30 000 N/mm² aufweist, vorzugsweise mindestens 33 000 N/mm² (beide Werte werden bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 1 kp bestimmt).It is necessary that a sintered body containing boron nitride high density, for cutting chilled cast iron and other materials is suitable, at least 60 vol .-% Contains high density boron nitride and micro Vickers hardness of at least 30,000 N / mm², preferably at least 33,000 N / mm² (both values are at room temperature determined under a load of 1 kp).

Wird Pulver mit verschiedenen Teilchengrößen in eine Kapsel gefüllt und gesintert und haben diese Pulver Teilchengrößen, die sich voneinander deutlich unterscheiden, so kann eine optimale Verteilung erreicht werden, wobei feine Pulver in den zwischen benachbarten groben Pulvern gebildeten Lücken dispergiert sind. Die Ladungsdichte wird dadurch erhöht. Außerdem verstärkt das feine WBN-Pulver in den zwischen benachbarten groben CBN-Pulvern gebildeten Lücken die zwischen den benachbarten CBN-Teilchen geformten Zwischenräume und verhindert einen Bruch der CBN-Teilchen. Wenn WBN nicht in den zwischen benachbarten CBN-Teilchen gebildeten Lücken verteilt ist, so findet man in diesen Lücken Metall oder Metall und Keramik verteilt, wodurch die Abriebbeständigkeit des erhaltenen Sinterkörpers nachteilig beeinflußt wird. Powder with different particle sizes in a capsule filled and sintered and these powders have particle sizes, that differ significantly from one another, so a optimal distribution can be achieved, with fine powder in the gaps formed between adjacent coarse powders are dispersed. This increases the charge density. In addition, the fine WBN powder reinforces those between neighboring ones coarse CBN powders formed the gaps between the interstices formed in the adjacent CBN particles and prevents the CBN particles from breaking. If WBN is not in the gaps formed between adjacent CBN particles is distributed, metal or metal can be found in these gaps Metal and ceramics spread out, making the abrasion resistance of the sintered body obtained adversely affected becomes.

Wenn man lediglich die Teilchengröße der zu vermischenden Bornitride hoher Dichte berücksichtigt, so ergeben sich Kombinationen von groben CBN-Teilchen und feinen CBN-Teilchen; groben WBN-Teilchen und feinen WBN-Teilchen; und groben WBN-Teilchen und feinen CBN-Teilchen außer der Kombination von groben CBN-Teilchen und feinen WBN-Teilchen. Es hat sich jedoch bei den Versuchen gezeigt, daß die Kombination aus groben CBN-Teilchen und feinen WBN-Teilchen zu dem besten Ergebnis führt. Der Grund hierfür ist wahrscheinlich der folgende. Grobe CBN-Teilchen besitzen eine höhere Festigkeit als grobe WBN-Teilchen, und feine WBN-Teilchen weisen eine höhere Abriebsbeständigkeit auf als feine CBN-Teilchen. Dementsprechend erhält man mit der vorstehend genannten Kombination aus groben CBN-Teilchen und feinen WBN-Teilchen die besten Er gebnisse.If only the particle size of the one to be mixed High density boron nitrides are taken into account, so result Combinations of coarse CBN particles and fine CBN particles; coarse WBN particles and fine WBN particles; and rough WBN particles and fine CBN particles other than the combination of coarse CBN particles and fine WBN particles. It has however, the experiments showed that the combination of coarse CBN particles and fine WBN particles to the best Result leads. The reason for this is probably the following. Coarse CBN particles have a higher strength than coarse WBN particles and fine WBN particles have a higher one Abrasion resistance as fine CBN particles. Accordingly is obtained with the above combination coarse CBN particles and fine WBN particles the best Er results.

Der Effekt der Kombination aus groben CBN-Teilchen und feinen WBN-Teilchen liegt außerdem darin, daß das zu schneidende Material mit einer geringen Oberflächenrauhigkeit geschnitten werden kann. Dies läßt sich wie folgt erklären: Fig. 1 ist eine vergrößerte Ansicht der Spitze eines Schneidwerkzeuges das aus konventionellem Sinterkörper gefertigt wurde, der aus CBN und Metall allein oder im Gemisch mit Keramik besteht; diese Figur zeigt die Textur der Werkzeugspitze. In Fig. 1 bedeutet 1 ein CBN-Teilchen, 2 zeigt eine Textur, die aus einem Metall oder einem Metall und Keramik besteht, und die zwischen den CBN-Teilchen gebildeten Lücken füllt, und 3 ist das Profil der Spitze. The effect of the combination of coarse CBN particles and fine WBN particles is also that the material to be cut can be cut with a low surface roughness. This can be explained as follows: Fig. 1 is an enlarged view of the tip of a cutting tool made from a conventional sintered body made of CBN and metal alone or mixed with ceramic; this figure shows the texture of the tool tip. In FIG. 1 1 is a CBN particles means 2 shows a texture that consists of a metal or a metal and ceramics, and fills the gaps formed between the CBN particles, and 3, the profile of the tip.

Wenn ein Sinterkörper mit der Textur, wie sie in Fig. 1 wiedergegeben wird, ein Material schneidet, so nutzt sich der Anteil der Textur 2, die aus Metall oder Metall+Keramik besteht, wobei Metall und Keramik weicher als CBN-Teilchen 1 sind, und die Lücken zwischen den CBN-Teilchen füllt, im Vergleich zu den CBN-Teilchen 1 wesentlich schneller ab und bildet ein Profil 3′, das ebenfalls in Fig. 1 wiedergegeben ist. Somit verändert sich das Profil der Spitze von der ursprünglichen, im wesentlichen linearen Form zu einer Form, die eine große Anzahl von Hervorhebungen bzw. Vertiefungen aufweist; diese Form mit den zahlreichen Vertiefungen wird während des Schneidvorganges auf die Oberfläche des zu schneidenden Materials übertragen, so daß die Oberfläche des zu schneidenden Materiales bald nach dem Schneidbeginn rauh wird.If a sintered body with the texture as shown in FIG. 1 cuts a material, the portion of the texture 2 , which consists of metal or metal + ceramic, is used, the metal and ceramic being softer than CBN particles 1 , and fills the gaps between the CBN particles compared to the CBN particles 1 much faster and forms a profile 3 ', which is also shown in Fig. 1. Thus, the profile of the tip changes from the original, substantially linear shape to a shape that has a large number of highlights; this shape with the numerous depressions is transferred to the surface of the material to be cut during the cutting process, so that the surface of the material to be cut becomes rough soon after the start of cutting.

Im Gegensatz dazu befinden sich bei dem Sinterkörper gemäß der Erfindung, welcher außer CBN auch WBN enthält, und welcher nicht nur eine Textur 2′ aus Metall oder Metall und Keramik aufweist, auch WBN-Teilchen 4 mit im wesentlichen der gleichen Härte wie CBN-Teilchen in den zwischen den CBN-Teilchen gebildeten Lücken. Dies geht aus Fig. 2 hervor. Aus diesem Grunde bildet sich in der Werkzeugspitze, die aus dem Sinterkörper gemäß der Erfindung hergestellt wurde, nicht ein Profil 3′ mit einer großen Anzahl von Hervorhebungen bzw. Vertiefungen infolge Abnutzung, wie dies in Fig. 1 gezeigt wird. Die Werkzeugspitze aus dem Sinterkörper gemäß der Erfindung zeigt einen einheitlichen Abrieb über die gesamte Spitze, wobei sie im wesentlichen die ursprüngliche Form bewahrt. Demzufolge ist es möglich, den Schneidvorgang bei dem zu schneidenden Material fortzusetzen, wobei die geringe Oberflächenrauhigkeit des Materiales beibehalten wird.In contrast, there are in the sintered body according to the invention, which in addition to CBN also contains WBN, and which not only has a texture 2 'made of metal or metal and ceramic, also WBN particles 4 with essentially the same hardness as CBN particles in the gaps formed between the CBN particles. This can be seen from Fig. 2. For this reason, does not form in the tool tip, which was made from the sintered body according to the invention, a profile 3 'with a large number of highlights or depressions due to wear, as shown in Fig. 1. The tool tip from the sintered body according to the invention shows a uniform abrasion over the entire tip, whereby it essentially retains the original shape. As a result, it is possible to continue the cutting operation on the material to be cut while maintaining the low surface roughness of the material.

Wenn außerdem in der Werkzeugspitze, wie sie in Fig. 1 wiedergegeben wird, die Profillinie der Spitze auf die Profilposition 3′ zurückgeht, so stehen CBN-Teilchen aus der Spitze hervor, wodurch die Belastung auf die hervortretenden CBN-Teilchen konzentriert wird, so daß die CBN-Teilchen leicht abgerieben, gebrochen und geschiefert werden, wodurch das Werkzeug früh unbrauchbar wird. Wenn dagegen ein WBN-haltiger Sinterkörper verwendet wird, so treten solche Schwierigkeiten nicht auf, und die Beständigkeit des Werkzeuges ist wesentlich größer.In addition, if in the tool tip, as shown in Fig. 1, the profile line of the tip goes back to the profile position 3 ', CBN particles protrude from the tip, whereby the stress is concentrated on the emerging CBN particles, so that the CBN particles are easily rubbed, broken and shale, making the tool unusable early. On the other hand, if a sintered body containing WBN is used, such difficulties do not arise and the durability of the tool is much greater.

Bei der Herstellung des bornitridhaltigen Sinterkörpers hoher Dichte können als Ausgangsmaterialien nur CBN und WBN verwendet und gesintert werden. Es ist jedoch vorteilhaft, CBN und WBN zusammen mit Metall oder mit Metall und Keramik zu sintern, um einen Sinterkörper unter milden Sinterbedingungen herzustellen, und einen Sinterkörper mit guten Eigenschaften als Schneidwerkzeug zu erhalten.In the production of the sintered body containing boron nitride High density can only be used as starting materials CBN and WBN can be used and sintered. However, it is advantageous CBN and WBN together with metal or with metal and sintering ceramics to form a sintered body under mild To produce sintering conditions, and a sintered body with good properties as a cutting tool.

Der Grund, warum Metall zu den Ausgangsmaterialien für den Sinterkörper zugegeben wird ist der folgende: CBN und WBN ergeben selbst unter hohem Druck von mehreren Zehntausend bar keinen plastischen Fluß, wenn sie nicht auf eine hohe Temperatur von ca. 2000°C erwärmt werden; aus diesem Grunde fließt Metall, das bei einer Temperatur unter 2000°C fließfähig ist, in die zwischen den CBN- und WBN-Teilchen gebildeten Lücken und füllt diese aus; gleichzeitig geht das Metall mit den Oberflächen von CBN und WBN eine Bindung ein, wodurch ein Sinterkörper hoher Festigkeit erzeugt wird.The reason why metal is the raw material for the Sintered body is added the following: CBN and WBN result in tens of thousands even under high pressure bar no plastic flow when not on a high temperature of about 2000 ° C can be heated; out because of this, metal flows at a temperature is flowable below 2000 ° C, in which between the CBN and WBN particles formed gaps and fills them; at the same time the metal goes with the surfaces of CBN and WBN a bond, creating a high strength sintered body is produced.

Der Grund, warum Metall und Keramik zu den Ausgangsmaterialien CBN und WBN zugegeben werden, ist der folgende: Die Festigkeit der bindenden Phase, die durch das Metall gebildet wird, wird verbessert, wodurch die Festigkeit des Sinterkörpers als ganzes verbessert wird, ebenso wie die Abriebsbeständigkeit des Sinterkörpers beim Schneiden. The reason why metal and ceramics become the raw materials CBN and WBN are added is the following: The strength the binding phase formed by the metal is improved, making the strength of the sintered body as whole is improved, as is the abrasion resistance of the sintered body when cutting.

Als geeignete Metalle, die zu den Ausgangsmaterialien CBN und WBN zugegeben werden, sind zu nennen: Metalle der Gruppe A Nickel, Kobalt, Chrom, Mangan und Eisen; Metalle der Gruppe B Molybdän, Wolfram, Vanadium, Niob und Tantal; und Metalle der Gruppe C Aluminium, Magnesium, Silicium, Titan, Zirkonium und Hafnium. Die Metalle der Gruppe A besitzen selbst eine hohe Festigkeit und außerdem eine plastische Fluidität; somit eignen sich die Metalle dieser Gruppe zum Ausfüllen der Lücken. Die Metalle der Gruppe B besitzen eine Bindungswirkung und verhindern außerdem das Wachsen von Kristallteilchen des gebundenen Metalls zu groben Teilchen, und sie verbessern die Festigkeit des resultierenden Sinterkörpers. Die Gruppe C der Metalle besitzt eine hohe Affinität zu CBN und WBN und wird in wirksamer Weise zum Verbessern des Benetzens zwischen dem CBN und dem Metall oder Keramik oder zwischen WBN und Metall oder Keramik eingesetzt sowie zur Herstellung von Sinterkörpern hoher Festigkeit.As suitable metals to the starting materials CBN and WBN added are to be mentioned: metals Group A nickel, cobalt, chromium, manganese and iron; Group B metals: molybdenum, tungsten, vanadium, Niobium and tantalum; and Group C metals aluminum, Magnesium, silicon, titanium, zirconium and hafnium. The metals Group A have high strength and also a plastic fluidity; thus the Metals in this group to fill in the gaps. The metals of group B have a binding effect and also prevent the growth of crystal particles of the bound metal to coarse particles, and they improve the strength of the resulting sintered body. The Group C of the metals has a high affinity for CBN and WBN and is used effectively to improve wetting between the CBN and the metal or ceramic or between WBN and metal or ceramic used as well as for the production of sintered bodies of high strength.

Gemäß der Erfindung kann zusätzlich zu dem Metall auch Keramik zu den Ausgangsmaterialien aus CBN und WBN, wie vorstehend beschrieben, zugegeben werden. Als Keramik, die zu den Ausgangsmaterialien zugegeben wird, sind zu nennen: Oxide, Carbide, Nitride und Boride der vorstehend beschriebenen Metalle sowie außerdem Borcarbid.According to the invention, ceramic can also be used in addition to the metal to the starting materials from CBN and WBN, as above described, are added. As ceramics that too the following are added to the starting materials: oxides, Carbides, nitrides and borides of the metals described above as well as boron carbide.

Die Art des Metalles oder die Art der Kombination aus Metall und Keramik, die zu dem Ausgangsmaterial aus CBN und WBN zugegeben wird, bestimmt sich nach der Art des mit dem resultierenden Sinterkörper zu schneidenden Materials, sowie der Schneidmethode oder den Sinterbedingungen. Die Art des Metalls oder die Art der Kombination aus Metall und Keramik kann vom Fachmann auf einfache Weise ausgewählt werden, wobei hier auf die nachfolgenden Beispiele gemäß der Erfindung Bezug genommen wird. The type of metal or the type of combination of metal and ceramics added to the raw material of CBN and WBN is determined by the type of with the resulting Sintered material to be cut, as well the cutting method or the sintering conditions. The type of Metal or the type of combination of metal and ceramic can be easily selected by a person skilled in the art, whereby here on the following examples according to the invention Reference is made.

Bei der Herstellung des Sinterkörpers gemäß der Erfindung kann als Vorrichtung zum Einstellen eines hohen Druckes und einer hohen Temperatur, i. e. als sogenannte Ultrahoch-Druck- Vorrichtung jede beliebige Apparatur verwendet werden, mit welcher Sinterbedingungen von 20 bis 70 Kbar und eine Temperatur von nicht<1000°C, wie dies gemäß der Erfindung erforderlich ist, eingestellt werden können.In the manufacture of the sintered body according to the invention can be used as a device for setting a high pressure and a high temperature, i. e. as so-called ultra-high pressure Any device can be used with which sintering conditions from 20 to 70 Kbar and a temperature of not <1000 ° C, as required by the invention can be adjusted.

Example 1

Ein Gemisch aus 90 Vol.-% pulverförmigem CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 9 µm, 5 Vol.-% pulverförmigem WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm, 3 Vol.-% pulverförmigem Aluminium mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm und 2 Vol.-% pulverförmigem Nickel mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 µm wurden 4 h lang in einer Kugelmühle aus Sintercarbid homogen vermischt. Die homogenen vermischten Pulver wurden in eine Kapsel aus rostfreiem Stahl mit einem Außendurchmesser von 16 mm, einer Höhe von 9 mm und einer Dicke von 0,5 mm bis zu einer Höhe von 2 mm vom Boden eingefüllt. Dann wurde dieses pulverfömige Gemisch mit einem anderen pulverförmigen Gemisch beschichtet, das aus 91 Gew.-% Wolframcarbid und 9 Gew.-% Kobalt bestand, wobei die Dicke der Beschichtung 6 mm betrug. Die Kapsel wurde mit einem Deckel aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Dicke von 0,5 mm verschlossen, in eine Vorrichtung mit ultrahohem Druck gegeben und 10 Minuten lang bei Druck- und Temperaturbedingungen von 50 Kbar und 1200°C belassen, um die vermischten Pulver aus CBN, WBN, Aluminium und Kobalt zu sintern.A mixture of 90% by volume powdered CBN with an average Particle size of 9 microns, 5 vol .-% powder WBN with an average particle size of 1 µm, 3 vol .-% powdered aluminum with an average Particle size of 10 microns and 2 vol .-% powder Nickel with an average particle size of 15 µm were in a cemented carbide ball mill for 4 hours homogeneously mixed. The homogeneous mixed powders were in a stainless steel capsule with an outer diameter of 16 mm, a height of 9 mm and a thickness of Filled 0.5 mm up to a height of 2 mm from the bottom. Then this powder mixture was mixed with another powder Mixture coated, which consists of 91 wt .-% tungsten carbide and 9 wt% cobalt, the thickness of the coating Was 6 mm. The capsule came with a lid made of stainless steel with a diameter of 15 mm and one 0.5 mm thick sealed in an ultra-high device Pressure applied and for 10 minutes under pressure and temperature conditions of 50 Kbar and 1200 ° C to maintain the mixed powder of CBN, WBN, aluminum and cobalt sinter.

Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 38 000 N/mm² auf. Die mikroskopische Untersuchung der Textur ergab, daß WBN und Metalle in den zwischen den CBN-Teilchen gefüllten Lücken dispergiertem und daß diese Elemente fest zusammengesintert waren.The sintered body obtained had a micro Vickers hardness of 38,000 N / mm². Microscopic examination of the texture revealed that WBN and metals in between the CBN particles filled gaps dispersed and that these elements were sintered together.

Daraufhin wurde der Sinterkörper zu eine Scheibe mit einem Durchmesser von 12,7 mm und einer Dicke von 4,76 mm mit Hilfe eines Diamantenschleifrades geschliffen; die Scheibe wurde dem folgenden Schneidtest unterworfen. Ein abgeschreckter Stahl mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Länge von 2000 mm wurde im trockenen Zustand unter folgender Bedingung geschnitten: Schnittiefe 1,0 mm, Beschickung 0,3 mm/ Umdrehung und einer Umfangsgeschwindigkeit von 45,2 m/Min. Nach einstündiger Schnittzeit betrug die Seitenabnutzung 0,18 mm; es wurde keine Kraterabnutzung beobachtet. Der in diesem Schneidtest verwendete abgeschreckte Stahl besaß eine Rockwell-Härte der C-Skala (HRC) von 65-67. The sintered body then became a disc with a Diameter of 12.7 mm and a thickness of 4.76 mm with Ground with the help of a diamond grinding wheel; the disc was subjected to the following cutting test. A deterred Steel with a diameter of 300 mm and a length of 2000 mm was in the dry state under the following condition cut: cutting depth 1.0 mm, loading 0.3 mm / Revolution and a peripheral speed of 45.2 m / min. After one hour of cutting time, the side wear was 0.18 mm; no crater wear was observed. The had quenched steel used in this cutting test a Rockwell C-scale (HRC) hardness of 65-67.

Comparative Example 1

Es wurde ein Experiment auf die gleiche Weise durchgeführt, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß das gesamte Bornitrid hoher Dichte durch das gleiche CBN, das in Beispiel 1 verwendet wurde, ersetzt worden ist. Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro- Vickers-Härte von 31 000 N/mm² auf. Im Verlauf des Schneidtestes brach der Sinterkörper, nachdem er 3 Minuten zum Schneiden verwendet worden war; ein nachfolgender Schneidtest konnte nicht durchgeführt werden.An experiment was carried out in the same way as described in Example 1, except that all of the high density boron nitride through the same CBN used in Example 1 replaced has been. The sintered body obtained had a micro Vickers hardness of 31,000 N / mm². During the cutting test the sintered body broke after 3 minutes to Cutting had been used; a subsequent cutting test could not be executed.

Example 2

Ein Gemisch aus 60 Vol.-% pulverförmigem CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 12 µm, 20 Vol.-% pulverförmigem WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 µm, 3 Vol.-% pulverförmigem Aluminium mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm, 4 Vol.-% pulverförmigem Magnesium mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 18 µm, 2 Vol.-% pulverförmigem Kobalt mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 20 µm und 11 Vol.-% pulverförmigem Titannitrid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2,3 µm wurden auf die gleiche Weise, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, homogen vermischt.A mixture of 60 vol .-% powdered CBN with a average particle size of 12 µm, 20 vol .-% powdery WBN with an average particle size of 2 µm, 3 vol .-% powdered aluminum with an average particle size of 10 microns, 4 vol .-% powder Magnesium with an average particle size of 18 µm, 2 vol .-% powdered cobalt with an average particle size of 20 µm and 11% by volume powdered titanium nitride with an average Particle size of 2.3 microns were measured in the same way as this is described in Example 1, homogeneously mixed.

Die homogen vermischten Pulver wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, gesintert. Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 36 000 N/mm² auf. Mikroskopische Untersuchungen zur Textur ergaben, daß aus Aluminium, Magnesium und Kobalt gebildete Legierungsteilchen, Teilchen von Titannitrid und Teilchen von WBN in den Lücken zwischen benachbarten CBN-Teilchen dispergiert waren; es hatte sich eine festgebundene Textur gebildet. The homogeneously mixed powders were made in the same way as described in Example 1, sintered. The received one Sintered body had a micro Vickers hardness of 36,000 N / mm² on. Microscopic examination of the texture showed that alloy particles formed from aluminum, magnesium and cobalt, Particles of titanium nitride and particles of WBN dispersed in the gaps between neighboring CBN particles were; a bound texture had formed.

Das in diesem Experiment verwendete Titannitrid enthielt Stickstoff in einem Gewichtsverhältnis von 0,68, auf der Basis der stöchiometrischen Stickstoffmenge, wie sie als TiN berechnet wird.The titanium nitride used in this experiment contained Nitrogen in a weight ratio of 0.68 the basis of the stoichiometric amount of nitrogen as they is calculated as TiN.

Der erhaltene Sinterkörper wurde auf die gleiche Weise bearbeitet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben wird, und einem Schneidtest unterworfen, wobei das gleiche Material zu schneiden war, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist. Wenn das Material im trockenen Zustand 1,5 h bei einer Schneidtiefe von 1,8 mm, einer Beschickung von 0,8 mm/Umdrehung und einer Umfangsgeschwindigkeit von 23 m/Min. geschnitten wurde, betrug die Seitenabnutzung 0,3 mm; es wurde keine kraterförmige Abnutzung beobachtet.The sintered body obtained was processed in the same way as described in Example 1, and one Subject to cutting test, using the same material to cut was as described in Example 1. If the material in the dry state 1.5 h at a cutting depth of 1.8 mm, a feed of 0.8 mm / revolution and one Peripheral speed of 23 m / min. was cut side wear was 0.3 mm; it did not become crater-shaped Wear observed.

Comparative Example 2

Es wurde ein Sinterkörper hergestellt, wie dies in Beispiel 2 beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß 60 Vol.-% CBN und 20 Vol.-% WBN vollständig durch WBN ersetzt wurden, welches eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 µm aufwies.A sintered body was produced as in Example 2 with the exception that 60% by volume of CBN and 20 vol .-% WBN were completely replaced by WBN, which had an average particle size of 1 µm.

Der erhaltene Sinterkörper besaß eine Mikro-Vickers-Härte von 24 000 N/mm². Wenn man den Sinterkörper dem gleichen Schneidtest, wie er in Beispiel 2 beschrieben ist, unterwarf, so betrug die Flankenabnutzung bis zu 0,8 mm nach 5minütigem Schneiden. Ein nachfolgender Schneidtest konnte nicht durchgeführt werden.The sintered body obtained had a micro Vickers hardness of 24,000 N / mm². If you look at the sintered body the same Subjected to the cutting test as described in Example 2, the flank wear was up to 0.8 mm after 5 minutes To cut. A subsequent cutting test could not be performed.

Example 3

Ein Gemisch aus 36 Vol.-% CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 6 µm, 24 Vol.-% WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm, 8 Vol.-% Aluminium, 4 Vol.-% Silicium und 0,5 Vol.-% Mangan (jedes Metall wies eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht über 10 µm auf), 7,5 Vol.-% Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht mehr als 3 µm und 20 Vol.-% Titanborid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht mehr als 3 µm wurden homogen vermischt und dann auf die gleiche Weise, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, gesintert, mit der Ausnahme, daß der Sinterdruck 25 Kbar und die Sintertemperatur 1300°C betrugen.A mixture of 36 vol% CBN with an average Particle size of 6 microns, 24 vol .-% WBN with an average Particle size of 1 µm, 8 vol.% Aluminum, 4% by volume silicon and 0.5% by volume manganese (each metal showed an average particle size of not more than 10 µm on), 7.5 vol .-% alumina with an average Particle size of not more than 3 µm and 20 vol .-% titanium boride with an average particle size of not more than 3 µm were mixed homogeneously and then the same Way as described in Example 1, sintered, with the exception that the sintering pressure is 25 Kbar and the sintering temperature Were 1300 ° C.

Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 33 000 N/mm² auf. Mikroskopische Untersuchungen zur Textur ergaben, daß CBN-Teilchen von Bestandteilen, die nicht CBN darstellten, umgeben waren.The sintered body obtained had a micro Vickers hardness of 33,000 N / mm². Microscopic examination of the texture revealed that CBN particles from components that are not CBN represented, were surrounded.

Der Sinterkörper wurde kreuzweise in vier Sektoren mit einem Scheitelwinkel von 90° geschnitten. Einer der Sektoren wurde mit Silber an das Ende eines Schenkels aus S45C-Stahl gelötet, welcher vorher mittels Wärmebehandlung auf einen HRC- Wert von 53 gehärtet worden war, und eine Länge von 150 mm und einen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 25 mm aufwies; auf diese Weise wurde ein Werkzeug (Span) für den Schneidtest hergestellt. Im folgenden wurde der Schneidtest unter Anwendung dieses Spans durchgeführt. Ein SKH9(JIS)-Stahl, welcher AIFI M2 entspricht, und durch Wärmebehandlung auf eine Härte von HRC 63 gehärtet worden war, und einen Durchmesser von 100 mm und eine Länge von 450 mm aufwies, wurde im trockenen Zustand bei einer Schneidtiefe von 0,3 mm, einer Beschickung von 0,1 mm/rev und einer Umfangsgeschwindigkeit von 78 m/Min. geschnitten. Nach 16minütiger Anwendung im Schneidtest betrug die Flankenabnutzung 0,22 mm.The sintered body was crisscrossed into four sectors with one Cut an apex angle of 90 °. One of the sectors was soldered with silver to the end of a leg made of S45C steel, which has previously been heat treated on an HRC Value of 53 had been cured and a length of 150 mm and a square cross section with a side length of 25 mm; in this way a tool (chip) made for the cutting test. In the following the Cutting test performed using this chip. A SKH9 (JIS) steel, which corresponds to AIFI M2, and by Heat treatment has been hardened to a hardness of HRC 63 was, and a diameter of 100 mm and a length of 450 mm, was in the dry state at a cutting depth of 0.3 mm, a feed of 0.1 mm / rev and one Peripheral speed of 78 m / min. cut. After 16 minutes Flank wear was used in the cutting test 0.22 mm.

Comparative Example 3

Das in Beispiel 3 beschriebene Experiment wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das gesamte Bornitrid hoher Dichte durch das gleiche CBN, wie es in Beispiel 3 verwendet worden war, ersetzt wurde.The experiment described in Example 3 was repeated except that all of the high density boron nitride by the same CBN as used in Example 3 had been replaced.

Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 31 000 N/mm² auf. Mikroskopische Untersuchungen zur Textur ergaben, daß CBN-Teilchen von einer Textur umgeben waren, die aus Bestandteilen, die nicht CBN darstellten, gebildet war.The sintered body obtained had a micro Vickers hardness from 31,000 N / mm². Microscopic examination of the Texture revealed that CBN particles were surrounded by a texture that were made up of components that were not CBN was formed.

Wenn der Sinterkörper dem gleichen Schneidtest unterworfen wurde, wie in Beispiel 3 beschrieben ist, so brach dieser bereits nach einminütiger Anwendung im Schneidtest; ein nachfolgender Schneidtest konnte nicht mehr durchgeführt werden.When the sintered body is subjected to the same cutting test was, as described in Example 3, this broke after one minute of use in the cutting test; a subsequent cutting test could no longer be carried out will.

Example 4

Ein Gemisch aus 80 Vol.-% pulverförmigem CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 9 µm, 10 Vol.-% pulverförmigem WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm, 3 Vol.-% pulverförmigem Aluminium mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm, 4 Vol.-% pulverförmigem Eisen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 µm, 2,5 Vol.-% pulverförmigem Chrom mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 20 µm, 0,5 Vol.-% pulverförmigem Molybdän mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 22 µm wurden homogen vermischt und auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben ist, gesintert, mit der Ausnahme, daß Sinterdruck und Sintertemperatur jeweils 42 Kbar und 1450°C betrugen.A mixture of 80 vol .-% powdered CBN with a average particle size of 9 µm, 10% by volume powdery WBN with an average particle size of 1 µm, 3 vol .-% powdered aluminum with a average particle size of 10 microns, 4 vol .-% powder Iron with an average particle size of 15 µm, 2.5 vol .-% powdered chrome with an average particle size of 20 µm, 0.5 vol .-% powdered molybdenum with an average particle size of 22 µm were mixed homogeneously and on the sintered in the same way as described in Example 1, with the exception that sintering pressure and sintering temperature, respectively 42 Kbar and 1450 ° C were.

Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 31 000 N/mm² auf. Wenn der Sinterkörper dem gleichen Schneidtest, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist, unterworfen wurde, so betrug die Flankenabnutzung 0,17 mm nach einstündigem Schneiden; eine kraterförmige Abnutzung wurde nicht beobachtet.The sintered body obtained had a micro Vickers hardness from 31,000 N / mm². If the sintered body is the same Cutting test as described in Example 1 was subjected, the flank wear was 0.17 mm after cutting for one hour; a crater-like wear was not observed.

Comparative Example 4

Es wurde ein Sinterkörper hergestellt und einem Schneidtest auf die gleiche Weise unterworfen, wie dies in Beispiel 4 beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß WBN im Ausgangsgemisch durch CBN der gleichen Teilchengröße wie von WBN ersetzt wurde. Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 36 000 N/mm² auf. Nach Durchführung des Schneidtestes für 1 h betrug die Flankenabnutzung 0,55 mm; außerdem wurde eine kraterförmige Abnutzung beobachtet.A sintered body was made and a cutting test subject in the same way as in Example 4, with the exception that WBN in Starting mixture by CBN of the same particle size as replaced by WBN. The sintered body obtained had a micro Vickers hardness of 36,000 N / mm². To Carrying out the cutting test for 1 h resulted in flank wear 0.55 mm; also became a crater-like wear observed.

Example 5

Ein Gemisch aus 60 Vol.-% CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 µm, 36 Vol.-% WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 µm, 2 Vol.-% Titan mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 µm, 1,5 Vol.-% Zirkonium mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3 µm, 0,5 Vol.-% Vanadium mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht über 10 µm wurden homogen vermischt, und auf die gleiche Weise, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, gesintert. Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 39 000 N/mm² auf. Wenn der Sinterkörper dem gleichen Schneidtest, wie er in Beispiel 3 geschrieben ist, unterworfen wurde, so betrug die Flankenabnutzung 0,18 mm nach 16minütigem Schneiden. A mixture of 60 vol% CBN with an average Particle size of 2 µm, 36 vol .-% WBN with an average Particle size of 0.3 µm, 2 vol .-% titanium with an average particle size of 15 µm, 1.5 vol% zirconium with an average particle size of 3 µm, 0.5 vol .-% vanadium with an average Particle size of not more than 10 microns were homogeneously mixed, and in the same way as this in Example 1 is described, sintered. The sintered body obtained had a micro Vickers hardness of 39,000 N / mm². If the sintered body has the same cutting test as that in Example 3 is written, was subjected to the flank wear 0.18 mm after 16 minutes of cutting.

Comparative Example 5

Das in Beispiel 5 beschriebene Experiment wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das gesamte Bornitrid hoher Dichte durch WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm ersetzt wurde.The experiment described in Example 5 was repeated with the exception that the total boron nitride is higher Density by WBN with an average particle size of 1 µm was replaced.

Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 23 000 N/mm² auf. Als der Sinterkörper dem gleichen Schneidtest, wie er in Beispiel 3 beschrieben ist, unterworfen wurde, brach dieser bereits nach einer Minute.The sintered body obtained had a micro Vickers hardness from 23,000 N / mm². As the sintered body the same Cutting test, as described in Example 3, subjected was broken after a minute.

Example 6

Ein Gemisch aus 50 Vol.-% CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 6 µm, 32 Vol.-% WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,5 µm, 8 Vol.-% Wolframcarbid, 3 Vol.-% Niobcarbid und 2 Vol.-% Tantalcarbid, wobei jedes Carbid eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht über 3 µm aufwies, und 3 Vol.-% Hafnium und 2 Vol.-% Kobalt, wobei jedes Metall eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht über 10 µm aufwies, wurden homogen vermischt, und auf die gleiche Weise, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, gesintert, mit der Ausnahme, daß der Sinterdruck 65 Kbar und die Sintertemperatur 1580°C betrugen.A mixture of 50 vol% CBN with an average Particle size of 6 microns, 32 vol .-% WBN with an average Particle size of 0.5 µm, 8 vol.% Tungsten carbide, 3% by volume of niobium carbide and 2% by volume of tantalum carbide, where each carbide has an average particle size of did not exceed 3 µm, and 3% by volume hafnium and 2% by volume Cobalt, with each metal having an average particle size of not more than 10 µm were mixed homogeneously, and in the same way as in Example 1 is sintered, except that the Sintering pressure 65 Kbar and the sintering temperature were 1580 ° C.

Der erhaltene gesinterte Körper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 39 000 N/mm² auf. Als der Sinterkörper dem gleichen Schneidtest, wie in Beispiel 1 beschrieben, unterworfen wurde, betrug die Flankenabnutzung 0,19 mm nach einstündigem Schneiden; es konnte keine kraterförmige Abnutzung beobachtet werden. The sintered body obtained had a micro Vickers hardness from 39,000 N / mm². As the sintered body the same Cutting test, as described in Example 1, subjected flank wear was 0.19 mm after one hour To cut; there was no crater-like wear to be watched.

Comparative Example 6

Es wurde ein Sinterkörper auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 6 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß das gesamte Bornitrid hoher Dichte, welches in Beispiel 6 verwendet wurde, durch CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 6 µm ersetzt wurde. Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 37 000 N/mm² auf. Als der Sinterkörper dem gleichen Schneidtest unterworfen wurde, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist, wurde die Oberflächenrauhigkeit des gesinterten Körpers nach 30minütigem Schneiden extrem hoch; ein nachfolgender Schneidtest konnte nicht durchgeführt werden. Die Flankenabnutzung erreichte 1 mm und darüber; außerdem wurde eine größere kraterförmige Abnutzung beobachtet.It became a sintered body in the same way as described in Example 6, except that all of the high density boron nitride used in example 6 was used by CBN with an average Particle size of 6 microns was replaced. The received one Sintered body had a micro Vickers hardness of 37,000 N / mm² on. When the sintered body was subjected to the same cutting test as described in Example 1 the surface roughness of the sintered body 30 minutes cutting extremely high; a subsequent one Cutting test could not be carried out. The flank wear reached 1 mm and above; also one greater crater-like wear was observed.

Example 7

Das in Beispiel 6 beschriebene Experiment wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das in Beispiel 6 verwendete Bornitrid hoher Dichte durch 50 Vol.-% CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 µm, 20 Vol.-% WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 µm und 12 Vol.-% WBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 µm ersetzt wurde.The experiment described in Example 6 was repeated with the exception that the boron nitride used in Example 6 high density by 50 vol .-% CBN with an average Particle size of 15 microns, 20 vol .-% WBN with an average particle size of 2 µm and 12 vol.% WBN with an average particle size of 0.3 µm was replaced.

Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 41 000 N/mm² auf. Als der gesinterte Körper dem gleichen Schneidtest, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist, unterworfen wurde, betrug die Flankenabnutzung nach einstündigem Schneiden 0,16 mm; es konnte keine kraterförmige Abnutzung beobachtet werden. The sintered body obtained had a micro Vickers hardness from 41,000 N / mm². As the sintered body the same Cutting test, as described in Example 1, subjected was the flank wear after one hour Cutting 0.16 mm; there was no crater-like wear to be watched.

Comparative Example 7

Das in Beispiel 7 beschriebene Experiment wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das gesamte in Beispiel 7 verwendete Bornitrid hoher Dichte durch CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 15 µm ersetzt wurde.The experiment described in Example 7 was repeated except that the whole was used in Example 7 High density boron nitride by CBN with an average Particle size of 15 microns was replaced.

Der erhaltene Sinterkörper wies eine Mikro-Vickers-Härte von 39 000 N/mm² auf. Als der Sinterkörper dem gleichen Schneidtest unterworfen wurde, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist, brach dieser nach 40 Minuten. The sintered body obtained had a micro Vickers hardness from 39,000 N / mm². As the sintered body the same Was subjected to cutting test as described in Example 1 it broke after 40 minutes.

Examples A-E

Die Bedingungen in diesen Beispielen sind die gleichen wie im Beispiel 1, wobei jedoch das Verhältnis der Teilchengrößen von CBN zu WBN verändert wurde.The conditions in these examples are the same as in Example 1, but with the ratio of Particle sizes were changed from CBN to WBN.

Tabelle 1 Table 1

Cutting test

Zu schneidendes Material: abgeschreckte Stahlwalzen mit einem Durchmesser von 800 mm und einer Länge von 2000 mm.Material to be cut: quenched steel rollers with a diameter of 800 mm and a length of 2000 mm.

Schneidbedingungen (Trockensystem): Schneidtiefe 1,0 mm, Beschickung 0,3 mm/Umdrehung, Umfangsgeschwindigkeit 45,2 m/Min., Schneidzeit 1 Stunde. Cutting conditions (drying system): cutting depth 1.0 mm, Loading 0.3 mm / revolution, circumferential speed 45.2 m / min., cutting time 1 hour.

Das Mengenverhältnis von CBN zu WBN wird verändert.The quantity ratio of CBN to WBN is changed.

Tabelle 2 Table 2

Cutting test

In der Tabelle 1 mit den Beispielen A, B, C, D und E wurden die gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 angewendet, wobei das Teilchengrößenverhältnis von CBN zu WBN 3 : 1, 4 : 1, 5 : 1, 6 : 1 und 8 : 1 betrug.In Table 1 with examples A, B, C, D and E were the same conditions applied as in example 1, where the particle size ratio of CBN to WBN 3: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1 and 8: 1.

Die Mikro-Vickers-Härte bei den Versuchen A und B, die außerhalb des Schutzbegehrens liegen, ist erkennbar niedriger als bei den erfindungsgemäßen Versuchen C, D und E. Noch deutlicher kommt aber die vorliegende Erfindung bei einem Vergleich des Flankenabriebs zum Ausdruck. Der Flankenabrieb beträgt bei den erfindungsgemäßen Beispielen C, D und E nur ca. ein Drittel im Vergleich zu den nicht erfindungsgemäßen Versuchen A und B.The micro Vickers hardness in tests A and B, the outside the request for protection is noticeably lower than in experiments C, D and E according to the invention. However, the present invention comes even more clearly a comparison of the flank wear. The flank wear is in the examples according to the invention C, D and E only about a third compared to the non Experiments A and B according to the invention

In der Tabelle 2 sind die Versuche F, G, H und I den erfindungsgemäßen Versuchen C, D und E gegenübergestellt. Bei den Versuchen in Tabelle 2 wurde das Mengenverhältnis von CBN zu WBN verändert. Es liegt bei den Versuchen F, G, H und I außerhalb der Erfindung (obwohl das Verhältnis der Teilchengrößen im erfindungsgemäßen Bereich liegt). Die Ergebnisse, nämlich die Mikro-Vickers-Härte und der Flankenabrieb, zeigen die erhebliche Überlegenheit der erfindungsgemäßen Versuche C, D, E im Vergleich zu den nicht erfindungsgemäßen Versuchen.In Table 2, experiments F, G, H and I are those according to the invention Try comparing C, D, and E. In the experiments in Table 2, the quantitative ratio changed from CBN to WBN. It’s in experiments F, G, H and I outside the invention (although the ratio the particle sizes in the range according to the invention lies). The results, namely the micro Vickers hardness and the flank abrasion show the considerable superiority the experiments C, D, E according to the invention in comparison to the experiments not according to the invention.

Die Erfindung ist eine Verbesserung der aus der DE-PS 30 44 945 bekannten Verbindung. Die dort offenbarten Sinterkörper sind zum Schneiden von Hartstahl, z. B. einem Stahl SKD 61 geeignet. Ein Nachteil der dort beschriebenen Sinterkörper ist aber darin zu sehen, daß diese bei der Bearbeitung von abgeschrecktem Stahl oder ultrawärmebeständigen Legierungen und Gußeisen manchmal brachen oder einen extremen Abrieb zeigten. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß vermieden, indem man sowohl das Mengenverhältnis von CBN zu WBN in einem bestimmten Bereich einstellt, als auch das Verhältnis der Teilchengrößen von CBN zu WBN.The invention is an improvement on the the DE-PS 30 44 945 known compound. The ones disclosed there Sintered bodies are for cutting hard steel, e.g. B. a steel SKD 61 suitable. A disadvantage of there described sintered body can be seen in the fact that this when machining quenched steel or ultra heat resistant alloys and cast iron sometimes broke or showed extreme abrasion. This disadvantage is avoided according to the invention by both Quantity ratio of CBN to WBN in a certain range sets, as well as the ratio of particle sizes from CBN to WBN.

Die Versuche F bis I zeigen somit, daß selbst dann, wenn das Verhältnis der Teilchengröße von CBN zu WBN im beanspruchten Bereich liegt, aber das Mengenverhältnis von CBN zu WBN außerhalb des beanspruchten Bereiches liegt, die erhaltenen Sinterkörper brechen oder einen sehr hohen Flankenabrieb beim Schneiden von abgeschrägtem Stahl zei gen.Experiments F to I thus show that even if the ratio of the particle size of CBN to WBN in the claimed Range, but the ratio of CBN to WBN is outside the claimed range, the sintered bodies obtained break or become very high Flank abrasion when cutting beveled steel gene.

In Beispiel 2 der DE-PS 30 44 945 wird ein CBN mit einer durchschnittlichen Teilchengröße gezeigt, die nur 1,5mal größer ist als die des WBN. Das Produkt gemäß Beispiel 2 weist eine Vickers-Härte von nur etwa 2480 kg/mm² (24 800 N/mm²) auf. Der Flankenabrieb bei dem dortigen Produkt beträgt 0,35 mm beim Schneiden eines SKD 61-Stahls. Beim Schneiden von abgeschrägtem Stahl ist der Flankenabrieb noch wesentlich größer.In Example 2 of DE-PS 30 44 945 is a CBN with a average particle size shown which is only 1.5 times is larger than that of the WBN. The product according to the example 2 has a Vickers hardness of only about 2480 kg / mm² (24 800 N / mm²) on. The flank wear on the product there is 0.35 mm when cutting an SKD 61 steel. When cutting of beveled steel, the flank abrasion is still essential greater.

Claims

1. Cutting tool from a sintered body containing boron nitride, containing

(a) High density boron nitride
- (a₁) boron nitride in the cubic and
- (a₂) in the wurtzite form, as well as in the binding phase
(b) metal and ceramic,

characterized by the following composition:

(a) 60 to 95 volume percent high density boron nitride
- (a₁) 60 to 95 vol .-% boron nitride in the cubic and
- (a₂) 40 to 5% by volume boron nitride in the wurtzite form, where (a₁) has an average particle size which is at least 5 times that of (a₂)
(b) 40 to 5% by volume of metal alone or mixed with ceramic.

2. A method for producing a cutting tool from a sintered body containing boron nitride, according to claim 1, in which

(a) High density boron nitride
- (a₁) boron nitride in the cubic system and
- (a₂) Boron nitride in the wurtzite form
With
(b) metal and ceramic,

mixed until homogeneous, and the mixture obtained sintered at a temperature not below 1000 ° C at a pressure of 20 to 70 Kb, characterized in that a mixture of

(a) 60 to 95% by volume
- (a₁) boron nitride in the cubic and
- (a₂) boron nitride in the wurtzite form, where (a₁) has an average particle size which is at least 5 times that of (a₂) and the volume ratio (a₁) to (a₂) is 60 to 95 to 40 to 5,
and
(b) 40 to 5% by volume of metal alone or mixed with ceramic

used.